一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置及运行方法与流程

本发明涉及低灰分劣质燃料燃烧设备领域，尤其涉及一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置及运行方法、多流程循环流化床锅炉和立式循环流化床锅炉。

背景技术：

循环流化床锅炉具备如下优点：1、燃烧效率高，能同时进行炉内脱硫、脱硝等污染控制操作；2、燃烧过程清洁，NOx和SOx排放低；3、燃料适应性广，既可以燃用优质煤，也可以燃放劣质煤、固体废弃物、生物质等燃料，因此目前其在电力市场得到了迅速的发展。

传统循环流化床锅炉目前有两种：

一种循环流化床锅炉是立式循环流化床锅炉，其包括一个炉身、分离器以及后续的尾部竖井、省煤器和空预器等，为了尽可能地保证物料燃烧充分，仅有的这个炉身作为物料的主燃室，被设计的很高。

另一种循环流化床锅炉是多流程循环流化床锅炉。该多流程循环流化床锅炉设有主燃室、副燃室、燃尽室、分离器以及后续的尾部竖井、省煤器和空预器等，因为该多流程循环流化床锅炉设有的多个燃烧室，所以在保证炉膛面积情况下，能够降低炉身的高度，使物料得以尽可能充分地燃烧。

然而，对于燃烧劣质煤、固体废弃物、污泥或生物质等低灰分劣质燃料，由于其本身灰分少，随着锅炉运行稳定时间的推移，底灰排出与飞灰的流失，锅炉炉膛内的物料平衡会被打破，这就会影响到锅炉出渣与炉膛的温度，从而影响炉膛内床料的运行厚度，进而不能保证锅炉长时间的稳定燃烧。

为了保证炉膛内有充足的床料运行厚度，使锅炉运行更加稳定，业内通常对燃料含灰量提出一定要求，或者通过添加煤、石英砂、石灰石等额外物料来补充床料。例如，中国专利文献(CN201510544086)公布了一种带床料外循环的卧式循环流化床锅炉，其通过设置在副燃室和燃尽室下部的一级返料盒以及设置在分离器下部的二级返料盒，将回料分别输送至主燃室。这种方法虽然有些效果，但是由于回送床料位置、机械输送存在一定的局限性，尤其对灰斗与分离器的倾斜段有渣结性强的倾向时，如不能及时对渣料进行清理，依然容易影响锅炉长时间的正常稳定运行。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前存在的问题，提供一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置及运行方法，其在燃烧低灰分劣质燃料的情况，或者锅炉运行时需补充床料又缺少合格床料下，也能够保证锅炉长时间的正常稳定运行。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置，其包括：

筛分装置、床料回送装置、回送管路系统、喷嘴和多向阀；

所述筛分装置设置在排渣管的底部，筛分装置的物料出口与床料回送装置相连；

所述床料回送装置与回送管路系统之间设置有多向阀，所述多向阀的不同出口接回送管路系统的相应输送管路；

回送管路系统由气力输送通过相应的输送管路返送床料到安装于相应设备的灰斗的喷嘴，并通过所述喷嘴以设定速度喷入到灰斗的内壁上；

该返回的床料与经燃烧室燃烧后汇集到灰斗的固体物料一起返回燃烧室中继续燃烧。

更优选地，所述床料回送装置包括：

缓冲仓、喂料机、气力输送室和压缩空气管路；

缓冲仓的床料入口接筛分装置的床料出口，缓冲仓的床料出口接喂料机的床料入口；喂料机的床料出口接气力输送室的床料入口；气力输送室的床料出口通过多向阀接回送管路系统的相应输送管路；压缩空气管路分别通过上、下气路入口连接气力输送室。

更优选地，所述回送管路系统包括：分离器回送管。

更优选地，所述回送管路系统还包括：副燃室回送管和燃尽室回送管。

更优选地，所述喷嘴通过软管与回送管路系统的相应输送管路相接，并且所述喷嘴通过该软管在所述灰斗内能够周向旋转。

更优选地，所述喷嘴的结构为自与软管的连接处向自由端处旋流渐扩。

更优选地，所述床料外循环装置还包括：

摄像头；该摄像头用于监控喷嘴对面空间的结渣情况并通过线路与工业电视相连。

本发明还提供一种用于循环流化床锅炉的床料外循环运行方法，其包括：

步骤S201，锅炉在运行中排出的底渣经排渣管排至筛分装置中；

步骤S202，经筛分装置对底渣进行筛分处理，筛分后不合格的床料被排出设备，合格的床料则进入床料回送装置；

步骤S203，床料经由床料回送装置通过多向阀调节，经回送管路系统输送至灰斗中；

步骤S204，该返回的床料与经燃烧室燃烧后汇集到灰斗的固体物料一起返回燃烧室中继续燃烧。

本发明还提供一种多流程循环流化床锅炉，包括主燃室、副燃室、燃尽室和分离器；还包括：

上述的一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置，设置在主燃室下面的排渣管，以及设在所述副燃室和燃尽室下部的以及设置所述分离器下部的灰斗；

所述床料外循环装置的床料入口设置在排渣管底部，床料出口设置在灰斗的内部，并正对着灰斗的内壁。

本发明还提供一种立式循环流化床锅炉，包括主燃室和分离器；其还包括：

上述的一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置，设置在主燃室下面的排渣管，以及设在所述分离器下部的灰斗；

所述床料外循环装置的床料入口设置在排渣管底部，床料出口设置在灰斗的内部，并正对着灰斗的内壁。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：

本发明通过对炉膛排渣进行筛分，筛分出来合格的细床料通过气力输送经软管、喷嘴，多向阀分配以一定速度返送床料到安装于相应设备(如多流程循环流化床的副燃烧室、燃尽室和分离器；立式循环流化床的分离器)的灰斗，因此在返料的同时，经喷嘴喷出的床料由于有设定速度也会对有结渣倾向的渣料进行清理，从而避免了渣结倾向的发生，如此循环，使整个锅炉重新建立起灰的物料平衡，确保炉内处于良好的气固两相流动、燃烧和传热状态，并可有效减少排渣损失和提高燃烧效率；可省略燃用低灰分燃料时补充床料的环节，特别适用于燃烧劣质煤、固体废弃物、污泥或生物质等低灰分劣质燃料的情况，或者锅炉运行时需补充床料又缺少合格床料的情况，可实现低灰分燃料燃烧时床料的自给自足，保证锅炉的稳定运行。

本发明的用于循环流化床锅炉的床料外循环装置及运行方法不仅适用于多流程循环流化床锅炉，还同样适用于立式循环流化床锅炉。

附图说明

图1为多流程循环流化床锅炉的结构示意图；

图2为采用气力输送方式的床料回送装置示意图；

图3为喷嘴的安装位置示意图；

图4为一级返料盒和二级返料盒的结构示意图；

图5为立式循环流化床锅炉的结构示意图。

附图中：

主燃室1；副燃室2；燃尽室3；分离器4；尾部竖井5；省煤器6；空预器7；锅筒8；灰斗9；一级返料盒10；一级返料管11；二级返料盒12；二级返料管13；排渣管14；筛分装置15；床料回送装置16；回送管路系统17；喷嘴18；软管19；多向阀20；返料立管101；流化风室102；松动风室103；盒腔体104；缓冲仓161；喂料机162；输送室163；压缩空气管路164；副燃室回送管171；燃尽室回送管172；分离器回送管173。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此限定有“第一”或者“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是指两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明中，属于“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

本发明提供一种多流程循环流化床锅炉，其带床料外循环装置，结构如图1所示，包括：

主燃室1、副燃室2、燃尽室3、分离器4、尾部竖井5、省煤器6、空预器7、锅筒8、灰斗9、一级返料盒10、一级返料管11、二级返料盒12、二级返料管13、排渣管14、筛分装置15、床料回送装置16、回送管路系统17、喷嘴18、软管19和多向阀20。

主燃室1、副燃室2和燃尽室3依次并列布置，分离器4设置在燃尽室3的烟气出口后面，分离器4的出口烟道与尾部竖井5的烟道相接，该尾部竖井5中布置有省煤器6和空预器7；锅筒8布置在锅炉的上方。

主燃室1的下部设有排渣管14，排渣管14的下方布置有筛分装置15；筛分装置15的物料出口与床料回送装置16相连；该床料回送装置16与回送管路系统17之间设置有多向阀20，用来调节被回送床料的回料方向和回送量。通过调整多向阀20的方向，可以控制床料被回送至副燃室2、燃尽室3或分离器4。通过调整多向阀20的开度，可实现对不同位置回料量的控制，以适应各种运行工况。例如，可以控制被回送的床料通过喷嘴以18～10m/s的速度喷入副燃室2、燃尽室3或者分离器4内的不同位置，并冲击倾斜段灰渣部分。床料回送装置16通过回送管路系统17返送床料给副燃室2、燃尽室3和分离器4。

上述床料回送装置16采用气力输送。图2为采用气力输送方式的床料回送装置16的结构示意图，它包括：

缓冲仓161、喂料机162、气力输送室163、压缩空气管路164。

缓冲仓161的床料入口接筛分装置15的床料出口，缓冲仓161的床料出口接喂料机162的床料入口；喂料机162的床料出口接气力输送室163的床料入口；气力输送室163的床料出口接回送管路系统17。压缩空气管路164分别通过上、下气路入口连接气力输送室163。

采用气力输送方式回送床料时，经筛分装置15筛分后合格的床料被储存至缓冲仓161内，再经喂料机162连续均匀的喂至气力输送室163。压缩空气经压缩空气管路164分别从上下两路进入气力输送室163，通过合理的调整分配压缩空气量，将气力输送室163内的床料输送至回送管路系统17，实现对床料的气力输送。

上述回送管路系统17包括副燃室回送管171、燃尽室回送管172和分离器回送管173，分别通过软管19与喷嘴18相连接。该喷嘴18分别设置于副燃室2和燃尽室3下部的灰斗9以及分离器4下部的灰斗9内，以冲击灰斗9的壁面，其位置关系如图3所示，灰斗9内的喷嘴18可以为一个或者多个，其结构为自与软管19的连接处向自由端处旋流渐扩，其通过与软管19相连可实现在所述灰斗9内周向290°旋转。更优选地，在喷嘴18的自由端处连接有弯头，该弯头的开口朝向其所在位置对侧的灰斗9内壁。更优选地，该弯头的开口的中心线与对侧灰斗内壁母线之间的夹角a小于90°，这样能够保证从喷嘴18喷出的床料在对侧灰斗9内壁的斜下方。返回的床料经回送管路系统17流经软管19、喷嘴18喷入到副燃室2、燃尽室3下部的灰斗9内或分离器下部的灰斗9内。

上述副燃室回送管171、燃尽室回送管172和分离器回送管173分别由耐磨管组成，其内壁光滑利于灰的输送。为了增大喷嘴18喷出灰的速度，设置该耐磨管与软管19连接端的尺寸小于其它地方的尺寸，且自该连接端向其远端逐渐过渡。

上述副燃室2和燃尽室3的底部有灰斗9，该灰斗9的下部布置有一级返料盒10和一级返料管11。经副燃室2和燃尽室3燃烧后的床料汇集到该灰斗9中，然后经一级返料盒10和一级返料管11返回主燃室1中继续燃烧。

上述分离器4底部有灰斗9，该灰斗9的下部布置有二级返料盒12和二级返料管13；经分离器4分离出的床料经二级返料盒12和二级返料管13返回主燃室1中继续燃烧。

上述一级返料盒10和二级返料盒12的结构相同，为了描述结构方便，这里将一级返料盒10和二级返料盒12统一称为返料盒，该返料盒的结构如图4所示，包括：

返料立管101、流化风室102、松动风室103和盒腔体104。

返料立管101上端与灰斗9相连。盒腔体104包括底部空腔和侧部空腔，并形成为L型结构；返料立管101的下端通向盒腔体104的底部空腔；一级返料管11或者二级返料管13靠近侧部空腔的上端与侧部空腔相通，并自与该侧部空腔连接处向远端呈向下倾斜方向布置。流化风室102和松动风室103内通压缩空气，其通过风帽输送压缩空气至盒腔体104的底部空腔。流化风室102布置在靠近盒腔体104的侧部空腔的一侧且通过风帽与底部空腔相通。松动风室103布置在远离盒腔体104的侧部空腔的一侧且通过风帽与底部空腔相通。

返料立管101承接经灰斗9收集下来的灰，并将该灰自流至流化风室102和松动风室103。该流化风室102和松动风室103内通压缩空气。通过调整进入到流化风室102的流化风量和进入到松动风室103的松动风量，可将灰与床料进行充分混合。灰与床料的混合物分别经一级返料管11、二级返料管13被输送至主燃室1的炉膛。

本发明的工作原理如下：

经筛分装置15筛分后的合格床料通过床料回送装置16、回送管路系统17实现床料的中转。

燃料经主燃室1、副燃室2和燃尽室3燃烧后，从燃尽室3出来的高温烟气经分离器4处理，通过中心筒进入分离器4的出口烟道，继而进入尾部竖井5的烟道中，经省煤器6和空预器7吸收烟道内高温烟气的辐射热后从烟囱排出。工质则经省煤器6后，继而均布到炉膛中继续吸收热量，直至返回锅筒8达到所需工质参数后引至锅炉出口管道。

通过副燃室2和燃尽室3底部的灰斗以及设置在燃尽室3后续流程中的分离器4的灰斗，飞灰被捕捉并到一级返料盒10和二级返料盒12中，然后分别通过一级返料管11和二级返料管13输送至主燃室1中，构成灰的内循环。高温烟气依次经过尾部竖井5烟道内布置的省煤器6和空预器7，完成整个换热过程，最后排至炉外。工质则由省煤器6的一端进入，逆着高温烟气的走向，将热量吸收到自身并升温；工质从省煤器6的另一端出来，进入锅炉继而均布到炉膛中继续吸收热量，直至返回锅筒8达到所需工质参数后引至锅炉出口管道。

锅炉在运行中排出的渣经排渣管14排至筛分装置15中，经筛分后不合格的床料被排出设备，合格的床料则进入床料回送装置16。该床料回送装置16通过多向阀20调节，经回送管路系统17将床料分别经副燃室回送管171、燃尽室回送管172、分离器回送管173输送至副燃室2、燃尽室3和分离器4中。

为了更方便地了解副燃烧室、燃尽室和分离器内的灰渣结情况，本发明还在副燃烧室、燃尽室和分离器中设置的喷嘴18周边安装摄像头；该摄像头通过线路与工业电视相连，实时反馈副燃烧室、燃尽室和分离器内喷嘴18对面空间的结渣情况，便于操作者观察此部位的灰渣结现象。如出现灰渣结现象，提醒操作者重新启动灰回送系统，并通过多向阀调节，使喷嘴有效地对渣结部位进行吹扫。

实施例二：

本发明还提供一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置，所述床料外循环装置包括：

筛分装置15、床料回送装置16、回送管路系统17、喷嘴18和多向阀20；

所述筛分装置15设置在排渣管14的底部，筛分装置15的物料出口与床料回送装置16相连；

所述床料回送装置16与回送管路系统17之间设置有多向阀20，所述多向阀的不同出口接回送管路系统17的相应输送管路；

回送管路系统17通过相应的输送管路返送床料到安装于相应设备的灰斗9的喷嘴18，并通过所述喷嘴18喷入到灰斗9的内壁上。

其中，床料回送装置16、回送管路系统17、喷嘴18和多向阀20等部件的详细情况与上述实施例一中的相关描述相同，这里不再详细阐述。

实施例三：

本发明还提供一种用于循环流化床锅炉的床料外循环运行方法，其包括如下灰的内循环以及床料的外循环运行方法：

其中灰的内循环运行方法包括如下步骤：

步骤S101，在锅炉开始运行初期，一级返料盒10的灰量偏大时：开大一级返料盒10的配风，增大一级回料量；

步骤S102，当锅炉运行一段时间后，密相区的温度逐渐升高，此时逐步开大二级返料盒13的配风，增大二级回料量；

步骤S103，当锅炉满负荷运行时，同时全开一级返料盒10和二级返料盒13的配风，满足锅炉的全部回灰量。

其中床料的外循环运行方法包括如下步骤：

步骤S201，锅炉在运行中排出的底渣经排渣管14排至筛分装置15中；

步骤S202，经筛分装置15对底渣进行筛分处理，筛分后不合格的床料被排出设备，合格的床料则进入床料回送装置16；

步骤S203，床料回送装置16通过多向阀20调节，经回送管路系统17分别输送至灰斗9中。(若是多流程循环流化床锅炉，该灰斗9分别设在副燃室2、燃尽室3的下部和分离器4的下部；若是立式循环流化床锅炉，该灰斗9设在分离器4下部。)

步骤S204，该返回的床料与经燃烧室燃烧后汇集到灰斗9的固体物料一起返回燃烧室中继续燃烧。

上述用于循环流化床锅炉的床料外循环运行方法不仅可以适用于多流程循环流化床锅炉，其还适用于立式循环流化床锅炉。

实施例四：

本发明还提供一种立式循环流化床锅炉，其结构如图5所示，包括：主燃室1、分离器4、实施例二中的一种用于循环流化床锅炉的床料外循环装置(具体情况与实施例二中的相关描述相同，这里不再详细阐述)在主燃室1下面的排渣管14，以及设在所述分离器4下部的灰斗9。

该床料外循环装置的床料入口设置在排渣管14底部，床料出口设置在灰斗9的内部，并正对着灰斗9的内壁。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。